金属电子逸出功的测定.ppt

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1、金属电子逸出功的测定,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),电子发射,电子发射的分类 热电子发射无线电电子学的基础真空管中从通电加热的金属丝阴极表面逸出电子的现象,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),实验目的和要求,1.了解金属电子逸出功的基本理论2.学习用理查逊直线法测定钨的逸出功3.学习用计算机接口辅助进行实验数据采集和处理,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),金属电子逸出功,真空二极管的结构阴极K 通以电流 If 加热阳极A上加以正电压，在连接这两个电极的外电路中将有电流 Ia 通过金属电子逸出功金属中电子能量分

2、布金属-真空界面表面势垒曲线(x为电子距离金属表面的距离)逸出功定义：,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),如何通过真空管来测量金属逸出功？,热电子发射公式,玻尔兹曼常数,k=1.381023焦开,逸出功,发射热电子的阴极的绝对温度,热电子发射的电流强度,和阴极表面化学纯度有关的系数,阴极有效发射面积,这两个量是难以直接测定的?,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),理查逊直线法,由 曲线图求得直线斜率，可以计算出电子的逸出电势V灯丝温度T由灯丝电流If得出零电场发射电流 I 如何求得？,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.17

3、4),外延法求零场发射电流 I,肖特基效应在阳极和阴极间加一个加速电场Ea(为什么？)Ea 的存在使阴极表面的势垒降低，因而逸出功减小，放射电流增大，,求出一组I(T)数据！,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),金属逸出功的测定,外延法求零场发射电流 I,查理逊直线法求逸出电势V,金属电子荷质比的测定,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),利用真空二极管测量电子荷质比,磁控条件理想二极管外套一通电励磁线圈，则原来沿径向运动的电子在轴向磁场作用下，运动轨迹将发生弯曲 在理想情况下电子经圆周运动后又返回阴极附近不再到达阳极，从而使阳极电流迅速下降，

4、此时称为临界状态进一步增强磁场，电子运动的圆半径继续减小，电子无法到达阳极，就会造成阳极电流“断流”,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),热发射电子在磁场中的运动,单电子近似的讨论,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),热发射电子在磁场中的运动,多电子运动的统计规律阴极发射电子的能量分布遵循费米分布不同速率电子的临界半径不同定义多数电子处于临界状态(即不到阳极)实验观察阳极电流Ia与励磁电流 Is的关系在一定的阳极加速电压Ua下，IaIs曲线如图取阳极电流最大值约1/4高度的点Q作为临界点，相应的阳极电流为临界电流 IC,华东理工大学物理实验教

5、学中心(202.120.99.174),利用磁控曲线求电子荷质比,将测得的 UaIc2 数据组用图解法或最小二乘法求得斜率K,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),拓展内容,由于制造材料和加工工艺的差异，理想二极管的最佳实验临界点有一个从1/31/5的分布范围.实验者可尝试把临界点Q选在阳极电流最大值 1/31/5范围内的其它位置.也可尝试用切线法确定临界点.注意，不同阳极电压下的曲线所取的Q点高度的比例保持一致 对数据处理结果进行分析和讨论对本方法与其他测定荷质比的方法进行比较,实验仪器以及使用,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),实验仪器,

6、华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),实验仪器,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),配套软件使用,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),配套软件使用,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),实验数据处理,金属逸出功用外延法求零场电流，作 图用理查逊直线法计算钨的逸出电势，作 关系图，并计算与公认值(4.54V)的百分

7、误差列出计算机采集、记录和处理的结果，将实验结果与此比较电子荷质比根据UaIc2的列表，作出UaIc2关系图，根据所得斜率及给定参数 计算电子的荷质比e/m 及与公认值的百分误差.公认值e/m1.7591011c/kg 列出计算机采集、记录和处理的结果，将实验结果与此比较,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),注意事项,灯丝加热到稳定温度需要一定时间。改变灯丝电流后需等待23分钟；应先做灯丝温度低的，逐步升高。灯丝电流严禁超过0.800A，理想二极管必须轻拿轻放。结束时,先将加速电压调为零,再把灯丝电流调到最小。,华东理工大学物理实验教学中心(202.120.99.174),（2）（3）,（1）,